考研微分方程知識歸納

1、微分方程部分重點內(nèi)容1、變量可分離的微分方程 （1）形式 或 （2）通解 或2、齊次方程（1）形式 或 （2）通解 （令，則，）或 （令，則，）3、一階線性微分方程（1）形式 （2）通解4、可降階的高階微分方程 （1），其中為已知函數(shù) 積分次可得其通解（2）（不顯含）令，則。于是，原方程可化為（一階）設(shè)的通解為，即 （一階）由可得通解 （3）（不顯含）令，則。于是，原方程可化為（一階）設(shè)的通解為，即 （一階）由可得通解 5、二階線性微分方程（1）形式 非齊次 （1） 齊次 （2）（2）解的結(jié)構(gòu) 定理1 若為（2）的兩個解，則為（2）的解。 定理2 若為（2）的兩個線性無關(guān)的解，則為（2）的通解

2、。 線性無關(guān)常數(shù)。 定理3 若為（1）的兩個解，則為（2）的解。 定理4 若為（2）的解，為（1）的解，則為（1）的解。 定理5 若為（2）的通解，為（1）的一個特解解，則（1）通解為6、二階常系數(shù)線性微分方程 二階常系數(shù)齊次線性微分方程（為常數(shù)）的通解：特征方程的判別式（，有兩相異實根）（，有兩相等實根）（，有一對共軛復(fù)根） 二階常系數(shù)非齊次線性微分方程（為常數(shù)，為已知函數(shù)，稱為自由項）特解的表示： （1）若（其中為次多項式），則可設(shè)特解其中為（系數(shù)待定的）次多項式，注意 當即時，也要考慮其是否為特征根！ （2）若或，則可設(shè)特解其中為（待定）常數(shù)， （3）若，且為的特解，為的特解，則為的特解

3、（特解的可疊加性）。7、高于二階的某些常系數(shù)齊次線性微分方程 （1）三階 特征方程 三個相異實根時的通解 兩個為二重實根，另一個為單實根時通解三個為三重實根時的通解 一個為單實根，另兩個為共軛復(fù)根時的通解 （2）四階 特征方程四個相異實根時的通解兩個為二重實根，另兩個也為二重實根時的通解 三個為三重實根，另一個為單實根時通解 四個為四重實根時通解 兩個為二重實根，另兩個為相異實根時的通解 兩個為二重實根，另兩個為共軛復(fù)根時的通解 兩個為相異實根，另兩個為共軛復(fù)根時的通解例題選講例1 二階常系數(shù)非齊次線性微分方程的通解為 。（2007數(shù)學(xué)二） 解 特征方程 特征根 余函數(shù) 設(shè)特解 ，代入非齊次方

4、程可得 得通解 例2 求微分方程滿足初始條件的特解。（2007數(shù)學(xué)二）解 （可降階，不顯含）令，則。于是，原方程可化為變形為 （將作為的函數(shù)，這點很關(guān)鍵！）則 即 由，得，則有，又由知，應(yīng)取 解得 由，得故方程滿足初始條件的特解為例3 在下列微分方程中，以為通解的微分方程是（ ）A、 B、C、 D、（2008數(shù)學(xué)二）解 特征根為特征方程為，故應(yīng)選D。例4 設(shè)是區(qū)間上具有連續(xù)導(dǎo)數(shù)的單調(diào)增加函數(shù)，且。對任意，直線，曲線以及軸所圍成的曲邊梯形繞軸旋轉(zhuǎn)一周生成一旋轉(zhuǎn)體，若該旋轉(zhuǎn)體的側(cè)面面積在數(shù)值上等于其體積的2倍，求函數(shù)的表達式。（2008數(shù)學(xué)二）解 由題設(shè)，有（旋轉(zhuǎn)體側(cè)面面積公式，要記?。。┘捶匠虄?/p>

5、邊對求導(dǎo)，得 解得 ，由，得。所以，或。例5設(shè)非負函數(shù)滿足微分方程，當曲線過原點時，其與直線及所圍成平面區(qū)域的面積為2，求繞軸旋轉(zhuǎn)所得旋轉(zhuǎn)體體積。（2009數(shù)學(xué)二）解 將微分方程變形為（不顯含）（1）注意到方程（1）為關(guān)于及的一階線性微分方程，則于是，有由過原點，得，則。 又由，得，從而所求函數(shù)為于是 。注意 1 用公式要簡便得多！（）注意 2 可降階的高階微分方程07年也考到，07、09都為（不顯含）型。例6 三階常系數(shù)齊次線性微分方程的通解為 。（2010數(shù)學(xué)二）解 特征方程為因式分解得 特征根為通解為注意 與08年類似。例7 設(shè)函數(shù)由參數(shù)方程所確定，其中具有二階導(dǎo)數(shù)，且。已知，求函數(shù)。（

6、2010數(shù)學(xué)二）解 又，則變形為（這是關(guān)于及的一階線性微分方程）則 由，得，則 于是 由，得，所以有注意 1 一階線性微分方程是考試重點注意 2 由參數(shù)方程所確定的函數(shù)的導(dǎo)數(shù)也是考試的重點其中公式可與曲率公式聯(lián)系起來記。例8 微分方程的特解的形式為（ ）A、 B、C、 D、 （2011數(shù)學(xué)二） 解 特征方程為 特征為（單根） 的特解可設(shè)為，的特解可設(shè)為于是，應(yīng)選C。 注意 特解的可疊加性 例9 微分方程滿足條件的解 。（2011數(shù)學(xué)二）解 由，得，則滿足條件的解注意1 應(yīng)檢驗是否為的解注意2 進一步說明：一階線性微分方程是考試重點例10 設(shè)函數(shù)具有二階導(dǎo)數(shù)，且曲線與直線相切于原點，記為曲線在點外切線的傾角，若，求的表達式。（2011數(shù)學(xué)二）解 由，有，從而又由，得即（不顯含）令，則，從而